Wie die Ostsee selbst den Fehmarnbelt-Tunnel zusammenpresst
Wie werden 73.500 t schwere Tunnelelemente unter Wasser verbunden? Beim Fehmarnbelt-Tunnel übernehmen Hydraulik, Dichtungen und Wasserdruck diese Aufgabe.
Jedes der 89 Tunnelelemente des Fehmarnbelt-Tunnels ist 217 m lang und 73.500 t schwer. Gerade wurde das dritte Element montiert.
Foto: Sund & Bælt Holding A/S
Das dritte Betonelement des Fehmarnbelt-Tunnels liegt auf dem Grund der Ostsee. Damit hat das Megaprojekt zum zweiten Mal zwei abgesenkte Tunnelbauteile unter Wasser miteinander verknüpft. Erst stellt Hydraulik den Kontakt her – die entscheidende Anpresskraft liefert anschließend der hydrostatische Druckunterschied zwischen Meer und ausgepumpter Fuge.
Das dritte von insgesamt 89 Tunnelelementen ist am Zielort installiert. Der 217 m lange und mehr als 73.500 t schwere Stahlbeton-Hohlkörper wurde aus dem Arbeitshafen bei Rødbyhavn geschleppt, kontrolliert in den Tunnelgraben abgesenkt und präzise mit dem bereits liegenden Abschnitt verbunden. Fünf Schlepper dirigierten das Element zu seinem Einbauort rund 500 m vor der Küste der dänischen Insel Lolland.
Die drei installierten Standardelemente summieren sich bereits auf eine Länge von 651 m. Ein betriebsfertiger Tunnel ist damit allerdings noch nicht entstanden: Fahrbahnen, Gleise, Stromversorgung, Lüftung und die weitere technische Ausrüstung folgen erst im künftigen Innenausbau.
Ingenieurtechnisch entscheidend ist ein anderer Punkt: Das erste Element wurde noch direkt mit dem dänischen Tunnelportal verbunden. Erst beim zweiten und dritten Bauteil musste das Verfahren greifen, das sich beim Bau nun fortlaufend wiederholen soll – die präzise Verbindung zweier im Meer abgesenkter Betonhohlkörper.
Inhaltsverzeichnis
Warum ein 73.500-t-Bauteil schwimmen kann
Die Standardelemente des Fehmarnbelt-Tunnels sind 217 m lang und bestehen jeweils aus neun Betonsegmenten. Im Inneren verlaufen vier große Verkehrsröhren: zwei für die Autobahn und zwei für die elektrifizierte Bahnstrecke, ergänzt durch eine kleinere Betriebs- und Technikröhre.
Temporäre Stahlschotten verschließen die Stirnseiten. Dadurch bleiben die Hohlräume trocken und das Element verdrängt genügend Wasser, um den nötigen Auftrieb zu erzeugen. In gefluteten Becken vor den Produktionshallen werden die fertigen Bauteile aufgeschwommen und anschließend in den Arbeitshafen verholt.
Vor dem Ausschleppen erhielt das erste Element zusätzlich rund 4500 t Ballastbeton. So wurde es schwer genug, um später kontrolliert zum Meeresboden abgesenkt werden zu können. Die Gewichtsangabe von 73.500 t beschreibt deshalb nur einen Teil der physikalischen Gegebenheiten – entscheidend ist das exakt austarierte Verhältnis zwischen Eigengewicht und Auftrieb. Das Bauteil hängt beim Absenken nicht an einem Kran, sondern bleibt zunächst schwimmfähig und wird geführt in den vorbereiteten Tunnelgraben abgesenkt.
Absenksystem IVY steuert die Lage in vier Achsen
Für diese Präzisionsaufgabe wurde das Absenksystem IVY entwickelt. Es besteht bei den Standardelementen aus zwei Pontoneinheiten, die an den Enden des Betonbauteils befestigt werden. Winden, Stahlseile und Steuerungssysteme halten das Element auf Kurs.
Das Bauteil sinkt dabei nicht einfach stur abwärts. Seine Lage wird zeitgleich in mehreren Raumachsen gesteuert:
- Längs zur Tunnelachse
- Quer zur Tunnelachse
- In der Höhe
- In der Neigung
Beim ersten Element dauerte das eigentliche Absenken nach Angaben der Projektgesellschaft Femern A/S rund 14 h. Anschließend kontrollierten die Fachleute die Ist-Lage unter anderem mit Lasermessungen aus dem Tunnelinneren.
Die Elemente liegen nicht auf einer durchgehenden Betonplatte. Der Tunnelgraben erhält eine vorbereitete Schotterauflage aus mineralischem Material. Nach der Installation werden die Bauteile seitlich mit Kies und Sand gesichert und später mit einer schützenden Steinschicht überdeckt. Der ausgehobene Graben ist im Mittel etwa 12 m tief und 100 m breit. Insgesamt fielen rund 15 Mio. m³ Aushub an.
So schließt sich die Fuge unter Wasser
Nach dem Absenken steht das neue Element zunächst mit geringem Abstand vor dem bereits installierten Tunnelabschnitt. Hydraulische Zugvorrichtungen bewegen die beiden Stirnseiten aufeinander zu.
An der Fuge sitzt eine umlaufende Gina-Dichtung aus Elastomer. Beim Heranziehen berührt sie die gegenüberliegende Stirnfläche und wird leicht komprimiert. Die Hydraulik stellt damit den ersten geschlossenen Kontakt her.
Zwischen den beiden noch vorhandenen Stahlschotten verbleibt zunächst ein schmaler, mit Meerwasser gefüllter Raum. Aus diesem Zwischenraum wird das Wasser anschließend abgepumpt.
Dadurch entsteht eine deutliche Druckdifferenz:
- Auf der Außenseite des neuen Elements wirkt weiterhin der volle hydrostatische Druck der Ostsee.
- Im ausgepumpten Fugenzwischenraum fällt der Druck stark ab.
Diese Druckdifferenz schiebt das neue Element gegen den vorhandenen Tunnelabschnitt. Die Gina-Dichtung wird massiv komprimiert und dichtet die Fuge zuverlässig gegen das Meerwasser ab. Der Wasserdruck verbindet die Elemente somit nicht allein, übernimmt beim Fugenschluss aber den Bärenanteil der Anpresskraft.
Zwei Dichtungen sichern jede Fuge redundant
| Dichtung | Position | Funktion |
| Gina-Dichtung | Außen (Stirnseite) | Primärabdichtung, nutzt den hydrostatischen Außendruck zum Anpressen |
| Omega-Dichtung | Innen (Fugenübergang) | Sekundärabdichtung, sichert den Übergang im Tunnelinneren ab |
Trelleborg fertigte nach eigenen Angaben für den Fehmarnbelt-Tunnel jeweils 89 Gina- und Omega-Dichtungen. Die Profile müssen dem äußeren Wasserdruck standhalten und begrenzte Relativbewegungen zwischen benachbarten Elementen aufnehmen – etwa infolge von Setzungen, Temperaturänderungen sowie Schwinden und Kriechen des Betons.
Die Fugen machen den Tunnel damit nicht zu einem starren, 18 km langen Betonriegel. Die Elemente bleiben konstruktiv getrennte Bauteile, deren Übergänge Bewegungen zulassen müssen, ohne undicht zu werden.
Für den Fehmarnbelt-Tunnel wurde die Gina-Dichtung nach Herstellerangaben so konstruiert, dass sie ohne den traditionellen umlaufenden Stahlendrahmen in die Stirnseite eingebunden werden kann. Das verringert Korrosionsrisiken und beschleunigt die Herstellung.
Zwischenfazit: Prozesskette steht, Serie muss folgen
Mit den ersten drei Elementen wurden wesentliche Etappen nachgewiesen:
- Element 1: Transport, Absenken und Anbindung an das Portal funktionieren.
- Element 2: Die präzise Kopplung zweier frei im Meer abgesenkter Bauteile ist machbar.
- Element 3: Der komplexe Ablauf ließ sich erfolgreich wiederholen.
Die Kernprozesskette – Aufschwimmen, Verholen, Positionieren, Absenken, hydraulisches Heranziehen, Auspumpen und Dichtigkeitsprüfung – hat mehrfach gegriffen. Das ist ein wichtiger technischer Nachweis, aber noch keine eingespielte Serienroutine.
86 Elemente stehen noch aus
Der Tunnel soll aus 79 Standardelementen und zehn Spezialelementen entstehen. Die Spezialelemente besitzen ein zusätzliches Untergeschoss für elektrische und technische Anlagen und unterscheiden sich konstruktiv deutlich von den bisher verbauten Einheiten.
Der überwiegende Teil der Absenkkampagne steht somit noch bevor, und auch die Montage der Spezialelemente im Tunnelgraben ist bisher unerprobt.
Hinzu kommt der Zeitplan: Femern A/S hatte eingeräumt, dass eine Eröffnung im ursprünglich vorgesehenen Jahr 2029 nicht mehr realistisch ist. Der Tunnel soll nun voraussichtlich in zwei Stufen in Betrieb gehen; der reine Tunnelbau liegt etwa zwei Jahre hinter dem früheren Zeitplan.
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